Vliv aplikace selenu na jeho akumulaci rostlinami pšenice jarní a kvalitu zrna.

Bc. Vít Halák

Master's thesis

The Effect of Selenium Application on the Se Accumulation in Spring Wheat Plants and the Seed Quality.

Abstract:

Selen patří k nepostradatelným prvkům ve výživě zvířat i člověka a v našich půdách se zpravidla vyskytuje v deficitním množství. Použití Se v biologii a zemědělství přidávaného do minerálních hnojiv, krmiv, veterinárních přípravků a jako doplňku lidské stravy představuje pouze asi 5 % z celkové potřeby, ale s rostoucími poznatky o jeho nezbytnosti ve výživě zvířat a člověka lze očekávat, že se bude jeho spotřeba výrazně zvyšovat. V této diplomové práci se literární rešerše zaměřila na obecné poznatky o selenu. Tato část začíná kapitolou o charakteristice selenu, na kterou navazuje význam selenu pro člověka a zvířata. Další kapitola pokračuje výskytem a chováním selenu v půdě a rostlině. Důležitá kapitola je o biofortifikaci rostlin Se, která zahrnuje možnosti hnojení rostlin a také informace o významu nanoselenu. Závěrem jsou shrnuty základní informace o pěstování pšenice a její možnosti hnojení selenem a následným využitím. Nádobový vegetační experiment byl založen v roce 2021 na České zemědělské univerzitě v Praze. Rostliny pšenice byly založeny do 48 identických plastových nádob s 5 kg zeminy z Doudleb nad Orlicí v každé nádobě a poté v nich byla vyseta pšenice jarní. Pro hnojení Se byl použit selenan sodný a nanoselen. Aplikovalo se vždy 100 μg/nádoba Se ve formě roztoku, ale v různě dělených dávkách a v různých fenologických fázích: 1x 100 μg/nádoba – BBCH 30 (varianta 1x), 2x 50 μg/nádoba – BBCH 30/41 (varianta 2x), 3x 33 μg/nádoba – BBCH 30/41/51 (varianta 3x), 4x 25 μg/nádoba – BBCH 30/41/51/61 (varianta 4x). Při sklizni rostlin byly jednotlivé části rostlin zváženy a odebrány vzorky kořenů, slámy a zrna, které byly později analyzovány na obsah Se, a jeho odběr jednotlivými částmi rostlin. Nejvíce selenu bylo obsaženo v zrnu, a to u variant hnojených selenanem sodným, kokrétně varianty hnojené dávkou 1x 100 μg/nádoba (2476 μg/kg Se) a 2x 50 μg/nádoba (2509 μg/kg Se). Ve slámě byl největší obsah Se naměřen ve variantě hnojené selenanem sodným v dávce 1 x 100 μg/nádoba (1174 μg/kg). Mezi variantami hnojenými nanoselenem a kontrolními selenem nehnojenými, neexistoval statisticky významný rozdíl v obsahu Se v biomase. Nejvíce selenu po aplikaci nanoselenu se nacházelo v kořenech, a to ve variantě hnojené dávkou 4x 25 μg/nádoba (637 μg/kg Se). Statistické rozdíly jsme nezaznamenali ani u výnosů mezi variantami hnojenými Se a nehnojenými kontrolami. Nejvyššího výnosu zrna dosáhla varianta hnojená selenanem sodným dávkou 1x 100 μg/nádoba (10,7 g/nádoba). Největší výnos slámy jsme zaznamenali u varianty hnojené nanoselenem v dávce 4x 25 μg/nádoba (14,35 g/nádoba) a u nehnojené kontroly 1 (14,35 g/nádoba). Z kořenů dosáhla největšího výnosu varianta hnojená selenanem sodným dávkou 4 x 25 μg/nádoba (5,98 g/nádoba). Z výsledků je patrné, že námi aplikovaný nanoselen není vhodný pro biofortifikaci pšenice selenem, naopak selenan sodný je vhodná forma Se pro jeho akumulaci v zrnu pšenice, která se tak jeví jako vhodná plodina pro doplnění nedostatu Se v populaci.

Abstract:

Selenium is an essential element in animal and human nutrition and it is usually found in deficient amounts in our soils. The use of Se in biology and agriculture, in mineral fertilisers, animal feeds, veterinary preparations and as a supplement to the human diet, represents only about 5 % of the total requirement, but with increasing knowledge of its essentiality in animal and human nutrition, its consumption can be expected to increase significantly. In this thesis, the literature review focused on the general knowledge of selenium. This section begins with a chapter on the characteristics of selenium, followed by the importance of selenium for humans and animals. The next chapter continues with the occurrence and behaviour of selenium in soil and plant. An important chapter is on Se biofortification of plants, which includes options for fertilizing plants as well as information on the importance of nanoselenium. Finally, basic information about wheat cultivation and its selenium fertilization options and subsequent uses are summarized. The pot vegetation experiment was established in 2021 at the Czech University of Life Sciences in Prague. Wheat plants were established in 48 identical plastic containers with 5 kg of soil from Doudleb nad Orlicí in each container and then spring wheat was sown in them. Sodium selenate and selenium nanoparticles were used for Se fertilization. 100 μg/pot of Se was applied in the form of a solution into each pot, but in different divided doses and at different phenological phases: 1x 100 μg/pot - BBCH 30 (treatment 1x), 2x 50 μg/pot - BBCH 30/41 (treatment 2x), 3x 33 μg/pot - BBCH 30/41/51 (treatment 3x), 4x 25 μg/pot - BBCH 30/41/51/61 (treatment 4x). At the time of plant harvesting, individual plant parts were weighed and root, straw and grain samples were collected and later analysed for Se content. The most selenium was contained in the grain, namely in the treatments fertilized with sodium selenate, specifically the treatments fertilized with 1x 100 μg/day (2476 μg/kg Se) and 2x 50 μg/day (2509 μg/kg Se). In straw, the highest Se content was measured in the treatment fertilised with sodium selenate at 1 x 100 μg/pot (1174 μg/kg). There was no statistically significant difference in biomass Se content between the selenium nanoparticles fertilized and the non-selenium fertilized control treatments. The highest amount of selenium after nanoselenium application was found in the roots, in the treatment fertilized with 4x 25 μg/pot (637 μg/kg Se). We did not observe statistical differences in yields between Se fertilized treatments and unfertilized controls. The highest grain yield was achieved by the treatment fertilized with sodium selenate at 1x 100 μg/pot (10.7 g/pot). The highest straw yield was recorded in the treatment fertilized with nanoselenium at 4x 25 μg/pot (14.35 g/pot) and in the unfertilized control 1 (14.35 g/pot). The highest yield was obtained from roots in the treatment fertilised with sodium selenate at 4 x 25 μg/pot (5.98 g/pot). The results show that the selenium nanoparticles applied by us are not useful for biofortification of wheat with selenium, whereas sodium selenate is a suitable form of Se for its accumulation in wheat grain, which thus appears to be a suitable crop for supplementing the lack of Se in the population.

Keywords

Obsah Se, Odběr Se, Selenan sodný, Nanoselen, Foliární aplikace, Pšenice jarní, Zrno, Sláma, Kořen

Keywords

Selenium content, Selenium uptake, Sodium selenate, Selenium nanoparticles, Foliar application, Spring wheat, Grain, Straw, Roots

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Plant Production / Crop Production